Adaptive RGB-D Semantic Segmentation with Skip-Connection Fusion for Indoor Staircase and Elevator Localization

计算机科学 人工智能 稳健性(进化) 计算机视觉 分割 电梯 RGB颜色模型 机器人 机器人学 水准点(测量) 工程类 生物化学 结构工程 大地测量学 基因 化学 地理
作者
Zihan Zhu,H.K. Lin,Anastasia Ioannou,Tao Wang
出处
期刊:Journal of Imaging [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (8): 258-258
标识
DOI:10.3390/jimaging11080258
摘要

Accurate semantic segmentation of indoor architectural elements, such as staircases and elevators, is critical for safe and efficient robotic navigation, particularly in complex multi-floor environments. Traditional fusion methods struggle with occlusions, reflections, and low-contrast regions. In this paper, we propose a novel feature fusion module, Skip-Connection Fusion (SCF), that dynamically integrates RGB (Red, Green, Blue) and depth features through an adaptive weighting mechanism and skip-connection integration. This approach enables the model to selectively emphasize informative regions while suppressing noise, effectively addressing challenging conditions such as partially blocked staircases, glossy elevator doors, and dimly lit stair edges, which improves obstacle detection and supports reliable human–robot interaction in complex environments. Extensive experiments on a newly collected dataset demonstrate that SCF consistently outperforms state-of-the-art methods, including PSPNet and DeepLabv3, in both overall mIoU (mean Intersection over Union) and challenging-case performance. Specifically, our SCF module improves segmentation accuracy by 5.23% in the top 10% of challenging samples, highlighting its robustness in real-world conditions. Furthermore, we conduct a sensitivity analysis on the learnable weights, demonstrating their impact on segmentation quality across varying scene complexities. Our work provides a strong foundation for real-world applications in autonomous navigation, assistive robotics, and smart surveillance.
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